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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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朱瑞、龔旗煌團(tuán)隊(duì)與合作者綜述反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的研究進(jìn)展
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朱瑞、龔旗煌團(tuán)隊(duì)與合作者綜述反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的研究進(jìn)展 2024/10/11 信息來源： 物理學(xué)院 編輯：青苗 | 責(zé)編：山石 近日，北京大學(xué)物理學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)研究所“極端光學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”朱瑞教授和龔旗煌院士團(tuán)隊(duì)與合作者在《化學(xué)評論》（Chemical Reviews）上發(fā)表了題為“The promise and challenges of inverted perovskite solar cells”的綜述論文，并被遴選為當(dāng)期正封面（Front cover）論文。該論文總結(jié)了反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池近年來的發(fā)展，并對未來的發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了探討。 圖片1.png 論文被遴選為正封面 反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池因其高穩(wěn)定性、高效率、低成本、低溫加工以及與疊層電池結(jié)構(gòu)的兼容性等優(yōu)勢，正受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。朱瑞研究團(tuán)隊(duì)自2014年起開始致力于反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的研究。團(tuán)隊(duì)早期從界面工程、薄膜形貌控制、電池穩(wěn)定性和遲滯現(xiàn)象等方面開展研究工作，并及時(shí)對這類太陽能電池的研究進(jìn)展進(jìn)行階段性總結(jié)和展望（Adv. Energy Mater., 2016, 6, 1600457）。隨后，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了微量鹵化銨輔助優(yōu)化策略（Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 3508），顯著提高了反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的性能。進(jìn)一步，團(tuán)隊(duì)圍繞反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池電壓損失較大的科學(xué)難題，創(chuàng)新發(fā)展了“溴化胍輔助二次生長”的薄膜優(yōu)化方法，大幅提升了電池的開路電壓，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)這類太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的世界最高紀(jì)錄（Science, 2018, 360, 1442）�；谠诜词浇Y(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池效率提升方面的貢獻(xiàn)，朱瑞受邀撰寫特邀評論（Nat. Energy, 2020, 5, 123），展望了這類太陽能電池性能進(jìn)一步提升的巨大潛力，并呼吁行業(yè)對這類太陽能電池的研究給予更多關(guān)注，增強(qiáng)對這類太陽能電池研究的信心。 圖片2.png 反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的優(yōu)勢及本論文討論重點(diǎn) 該綜述論文首先回顧了近年來提升反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池性能的一些代表性方法，包括鈣鈦礦組分工程、添加劑工程、溶劑工程、加工工程、電荷傳輸層的創(chuàng)新以及界面工程等。接著，論文探討了反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池優(yōu)異穩(wěn)定性的原因。此外，論文還分析了基于反式結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦-晶硅疊層太陽能電池、全鈣鈦礦疊層太陽能電池和鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽能電池的研究進(jìn)展。隨后，論文深入分析了高性能大面積鈣鈦礦太陽能電池和鈣鈦礦室內(nèi)光伏器件的制備策略。之后，論文總結(jié)了反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢和減少環(huán)境影響的方法。最后，論文對反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池在未來的潛力和挑戰(zhàn)進(jìn)行了深入討論。值得強(qiáng)調(diào)的是，近期在領(lǐng)域內(nèi)研究學(xué)者的不懈努力和產(chǎn)業(yè)界的強(qiáng)有力支持下，反式結(jié)構(gòu)電池的應(yīng)用潛力得到了充分展示，具有反式結(jié)構(gòu)的單結(jié)和鈣鈦礦-晶硅疊層太陽能電池分別達(dá)到了26.7%和34.6%的認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率，成為整個(gè)鈣鈦礦太陽能電池研究領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。 北京大學(xué)物理學(xué)院博雅博士后（北京大學(xué)物理學(xué)院2023屆博士畢業(yè)生）陳鵬、北京大學(xué)物理學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)研究所2021級(jí)博士研究生黎順德、牛津大學(xué)博士肖云（北京大學(xué)物理學(xué)院原訪問學(xué)者）、劍橋大學(xué)博士研究生賈笑晗（北京大學(xué)物理學(xué)院原科研助理）為論文的共同第一作者，朱瑞、龔旗煌、牛津大學(xué)教授Henry J. Snaith和薩里大學(xué)教授張偉為論文的共同通訊作者。合作者還包括博士羅德映。該工作獲得了國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國博士后科學(xué)基金、國家資助博士后研究人員計(jì)劃、云南省西南聯(lián)合研究生院科技項(xiàng)目、松山湖材料實(shí)驗(yàn)室開放課題、北京大學(xué)人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、納光電子前沿科學(xué)中心、北京大學(xué)長三角光電科學(xué)研究院、山西大學(xué)極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、“2011計(jì)劃”量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、英國工程和自然科學(xué)研究委員會(huì)（EPSRC）等的大力支持。 |
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北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目在反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池研究方面獲得重要進(jìn)展 發(fā)布日期： 2024- 10- 18 信息來源： 北京市自然科學(xué)基金委員會(huì)辦公室 10月14日，北京市自然科學(xué)基金資助的項(xiàng)目“高效穩(wěn)定反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的研究”取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以《高密勒指數(shù)晶面的相干生長提升鈣鈦礦太陽能電池性能》（“Coherent growth of high-Miller-index facets enhances perovskite solar cells”）為題，發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上。 北京大學(xué)物理學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)研究所“極端光學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”朱瑞教授和龔旗煌院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合牛津大學(xué)、劍橋大學(xué)等合作者共同研究發(fā)現(xiàn)了高密勒指數(shù)晶面在調(diào)控微米級(jí)鈣鈦礦厚膜晶粒質(zhì)量方面的重要指導(dǎo)作用，運(yùn)用精細(xì)溫度調(diào)控方法實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量微米級(jí)鈣鈦礦厚膜的可控制備。以此為基礎(chǔ)，研制出光電轉(zhuǎn)換效率超過26%的高性能反式鈣鈦礦太陽能電池。 |
2樓2024-10-23 20:42:43
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